MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay nước ta đang đi trên con đường cơng nghiệp hóa- hiện đại hóa và
tiến bộ khoa học kỹ thuật đã và đang đổi mới các phần tử, các mạch điều khiển
được áp dụng rộng rãi vào trong công nghiệp và đời sống, với xu thế phát trển
của khoa học hiện nay là ứng dụng khoa học kỹ thuật điện tử, kĩ thuật tin
học….trong công nghiệp. Ngoài ra các mạch điều khiển người ta thường dùng kĩ
thuật số với phần mềm đơn giản, linh hoạt và dễ dàng thay đổi cấu trúc tham số
hoặc các luật điều khiển. Nó làm tăng tốc độ tác động nhanh và có độ chính xác
cao cho hệ thống. Như vậy nó làm chuẩn hóa các hệ thống truyền động điện và
các điều khiển tự động hiện đại và có những đặc tính khác nhau. Trong những
ứng dụng đó thì việc áp dụng vào mạch nạp ắc quy tự ngắt đang được sử dụng
rộng rãi. Bởi ắc quy là nguồn cấp điện một chiều cho các thiết bị trong công
nghiệp cũng như trong đời sống hàng ngày, cung cấp nguồn điện một chiều cho
các nơi chưa có nguồn điện lưới như chiếu sáng, tivi, thông tin liên lạc… điều
khiển đo lường, cung cấp cho các thiết bị trên gian khoan ngoài biển… Chính vì
vậy, việc nghiên cứu chế tạo ắc quy và nguồn nạp ắc quy là hết sức cần thiết, nó
ảnh hưởng rất lớn tới dung lượng và độ bền của ắc quy.
Dưới đây nhóm chúng em xin trình bày chi tiết toàn bộ nội dung của đồ án
tương tự với đề tài : “mạch nạp ắc quy tự động ”
Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của giảng viên
Nguyễn Thị Quỳnh Hoa đã giúp cho chúng em hoàn thành tốt đồ án này. Tuy
nhiên do kiến thức và thời gian có hạn nên đồ án của chúng em khơng thể tránh
khỏi những sai sót trong quá trình thực hiện và trình bày, vì vậy chúng em rất

1


mong sự chỉ dạy và giúp đỡ của các thầy cơ cùng các bạn để chúng em có thể
hồn thiện tốt hơn.

PHẦN I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Phương pháp nghiên cứu
1.1.1. Phạm vi nghiên cứu
Lựa chọn một phương pháp nạp ắc quy được no thật sự cũng là rất quan trọng
trong việc sử dụng ắc quy. Tạo được mạch nạp đơn giản, ắc quy tự động nạp khi
điện áp giảm xuống 10.5V và tự ngắt khi điện áp đạt 13.7V.
1.1.2. Đối tượng nghiên cứu
Mạch nạp tự động dùng cho ắc quy 12Vdc.
1.1.3. Phương pháp nghiên cứu
a) Lý thuyết
Dựa vào các kiến thức đã học tiến hành tìm hiểu và vẽ sơ đồ khối của mạch,
xác định nhiệm vụ và chức năng từng khối riêng biệt của mạch, xác định được
các linh kiện cần dùng trong từng khối riêng lẻ của mạch.
b) Thực hành
Sau khi có cơ sở lý thuyết, ta tiến hành mô phỏng mạch theo sơ đồ khối đã
vẽ. Kiểm tra kết quả mơ phỏng so với tính tốn. Nếu đúng tiếp tục tiến hành vẽ
mạch rồi tiến hành thi cơng mạch. Sau khi hồn thành các bước ta có được sản
phẩm mạch hồn chỉnh, tiến hành chạy thử thực tế với nguồn điện và ắc quy để
kiểm tra hiệu suất làm việc của mạch so với lý thuyết.
1.2. Sơ đồ khối thiết kế

2


1.2.1. Sơ đồ khối

Hình 1.1. Sơ đồ khối mạch nạp ăc quy tự động.
1.2.2. Cấu tạo và chức năng của từng khối trong mạch
a) Khối biến áp

Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng
điện từ, dùng để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay chiều nhưng vẫn
giữ nguyên tần số.
Đầu vào của máy biến áp nối với nguồn điện được gọi là sơ cấp. Đầu ra nối
với tải gọi là thứ cấp.
Phương trình điện áp vào, ra khỏi máy biến áp có dạng hình sin:

Hình 1.2. Tín hiệu hình sin của phương trình điện áp
- Cấu tạo của máy biến áp gồm 2 bộ phận chính: lõi thép và dây quấn.
Lõi thép: dùng để dẫn từ thơng chính của máy, được chế tạo từ những vật
liệu dẫn từ tốt, thường là thép kỹ thuật điện. Lõi thép gồm 2 bộ phận: trụ và
gông. Hai bộ phận này tạo thành mạch từ khép kín. Để giảm dịng điện xốy

3


trong lõi thép, người ta dùng thép lá kỹ thuật điện(dày 0.35mm đến 0.5mm hai
mặt có sơn cách điện) ghép lại với nhau thành lõi thép.
Dây quấn: thường được chế tạo bằng dây đồng ( hoặc nhơm), có tiết diện
trịn hoặc chữ nhật, bên ngồi dây dẫn có bọc cách điện. Dây quấn gồm nhiều
vòng dây và lồng vào trụ lõi thép. Giữa các vòng dây, giữa các dây quấn có cách
điện với nhau và các dây quấn có cách điện với lõi thép. Máy biến áp thường có
hai hoặc nhiều dây quấn. Khi các dây quấn đặt trên cùng một trụ, thì dây quấn
thấp áp đặt sát trụ thép, dây quấn cao áp đặt lồng ra ngoài. Làm như vậy sẽ giảm
được vật liệu cách điện

Hình 1.3. Ký hiệu của máy biến áp.
- Nguyên tắc hoạt động:
Máy biến thế hoạt động tn theo 2 hiện tượng vật lí:
+) Dịng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường (từ

trường)
+) Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện
thế cảm ứng (cảm ứng điện)
Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối với
hiệu điện thế sơ cấp, và 1 từ trường biến thiên trong lõi sắt. Từ
trường biến thiên này tạo ra trong mạch điện thứ cấp 1 hiệu
điện thế thứ cấp. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể thay đổi
được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này
có thể được điều chỉnh qua số vịng quấn trên lõi sắt.
4


- Các đại lượng trong nguyên lý bíên đổi điện áp của máy biến áp
Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và nguyên lý
tạo điện áp ra dựa trên cơng thức:

.
Trong đó: U1, I1: là điện áp và dòng điện vào cuộn sơ cấp.
U2, I2: là điện áp và dòng điện ra ở cuộn thứ cấp.
N1, N2: là số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp.

Hình 1.4. Một số loại biến áp.
Trong mạch này chúng em đã sử dụng máy biến áp nguồn lõi bằng lá thép có
đầu vào 220V AC và đầu ra 12V AC.

5


b) Khối mạch chỉnh lưu
Mạch chỉnh lưu thực hiện chuyển điện áp xoay chiều thành điện áp một

chiều không bằng phẳng. Độ nhấp nhô phụ thuộc vào từng loại mạch chỉnh lưu.

Hình 1.5. Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ.
- Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ
Sơ đồ của mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ được biểu diễn trên hình 1.5.
Biến áp nguồn biến đổi điện áp mạng điện lưới U1 (110 hoặc 220 V) thành hai
điện áp hình sin U21 và U22 đối xứng và ngược pha nhau. Ở nửa chu kỳ dương
( U21 > 0, U22 < 0) thì D1 mở và D2 tắt, trên Rt có dạng điện áp một chiều (là điện
áp nửa hình sin do D1 mở). Ở nửa chu kỳ âm ( U2 1< 0, U22 > 0) khi đó D2 mở và
D1 tắt, trên Rt có dạng điện áp nửa hình sin do D2 mở.
Giá trị điện áp trung bình trên tải:

.

Giá trị dịng điện trung bình qua tải:

.

Khi đó dịng điện trung bình đi qua mỗi diode:

.

Đối với mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ thì có ưu điểm rẻ, dễ lắp ráp. Tuy
nhiên cho dịng ra khơng liên tục và diode phải gánh một điện áp ngược rất lớn
nên tuổi thọ của diode khơng cao.
- Mạch chỉnh lưu cầu (cịn được gọi là mạch chỉnh lưu cả chu kỳ)
6


Hình 1.6. Mạch chỉnh lưu cầu.

Ở nửa chu kỳ dương: D1, D3 mở, D2 và D4 khóa. Ở nửa chu kỳ âm: D1 và
D3 cịn D2 và D4 thơng. Do vậy, điện áp ngược cực đại đặt vào diode chỉnh lưu
lúc khóa bằng một nửa so với mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ:

.
Điện áp một chiều lúc mạch không tải:

Như vậy mạch chỉnh lưu hình cầu thì đảm bảo trong một chu kỳ thì mạch
ln có dịng điện . Và cũng chính ưu điểm này, cho nên chúng em đã sử dụng
mạch chỉnh lưu hình cầu vào mạch của mình, trong mạch ta sử dụng cầu chỉnh
lưu trịn 1A ( Vì nó có kích thước nhỏ gọn dễ sử dụng) thay cho mạch chỉnh lưu
cả chu kỳ ( sử dụng diode) .
c) Bộ lọc
Bộ lọc nhằm mục đích san bằng độ nhấp nhơ thành điện áp một chiều ít nhấp
nhô hơn.
Trong các mạch chỉnh lưu điện áp ( hay dịng điện) ra tải có cực tính khơng
đổi nhưng giá trị thay đổi theo thời gian một cách tuần hoàn, gọi là sự đập mạch
của điện áp hay dòng điện sau chỉnh lưu.
Khi tải là thuần trở, dòng điện tổng hợp ra tải là:

Trong đó:

I0 là thành phần dịng điện một chiều.
7


là tổng các sóng hài xoay chiều (có giá trị pha và tần số khác
nhau tùy mạch chỉnh lưu).
Các sóng hài tiêu thụ năng lượng vơ ích và gây nhiễu cho tải nên chúng ta cần
phải lọc bỏ đi.

Hệ số đập mạch của bộ lọc ( Kp) được định nghĩa là tỷ số giữa biên độ sóng
hài lớn nhất của It ( hay Ut ) trên giá trị trung bình của I t ( hay Ut ). Kp càng nhỏ
thì chất lượng bộ lọc càng tốt. Các kết quả tính toán cho thấy đối với trường hợp
một nửa chu kỳ thì Kp = 1.58 và chỉnh lưu hai nửa chu kỳ Kp = 0.67.
Có nhiều mạch lọc thường dùng như: lọc bằng tụ điện C, lọc bằng cuộn dây L
(cuộn chặn), bộ lọc hình L ngược và hình π, bộ lọc cộng hưởng.
- Lọc bằng tụ điện C
Hình 1.7 là sơ đồ của bộ lọc dùng tụ điện C, tụ điện C được nối song song với
tải. Các sóng hài bậc cao dễ qua tụ điện C xuống đất, nên điện áp ra tải ít nhấp
nhơ hơn. Với bộ lọc này hệ số đập mạch được xác định theo biểu thức sau:

Từ biểu thức trên ta thấy chất lượng của bộ lọc càng tốt ( K p nhỏ) khi giá trị C
và Rt càng lớn.

Hình 1.7. Sơ đồ bộ lọc bằng tụ điện C
- Lọc bằng cuộn dây L (cuộn chặn)
Sơ đồ bộ lọc bằng cuộn cảm được thể hiện trên hình 1.8. Cuộn cảm nối tiếp
với tải nên khi dịng điện It ra tải có biến thiên đập mạch, trong cuộn cảm phát
8


sinh ra suất điện động tự cảm chống lại ( nguyên nhân sinh ra nó), tức là thành
phần hài bậc cao bị chặn lại chỉ cho thành phần dòng một chiều đi qua. Với bộ
lọc này hệ số đập mạch được xác định theo biểu thức sau:

Từ biểu thức ta thấy chất lượng của bộ lọc càng tốt ( K p nhỏ) khi giá trị L
càng lớn và Rt càng nhỏ ( tiêu thụ dịng lớn). Tuy nhiên khơng nên dùng L q
lớn vì lúc đó điện trở một chiều của nó tăng lên gây sụt áp một chiều trên nó làm
cho hiệu suất bộ chỉnh lưu giảm.


Hình 1.8. Sơ đồ bộ lọc bằng cuộn cảm
- Bộ lọc hình L ngược và hình π
Sơ đồ mạch lọc hình chữ L ( hình 1.9a) và hình π ( hình 1.9b) sử dụng tổng
hợp tác dụng của cuộn cảm L và tụ điện C nên dòng điện ( hay điện áp) ra tải
càng ít nhấp nhơ.

a)

b)

9


Hình 1.9. Sơ đồ bộ lọc hình chư L ngược a) và hình π b).
Để tăng tác dụng của bộ lọc có thể mắc nối tiếp hai đến ba mắt lọc π, khi đó
dịng điện và điện áp ra tải gần như bằng phẳng.
Để giảm trọng lượng và kích thước trong thiết kế bộ lọc có thể thay thế cuộn
cảm L bằng điện trở R trong các mắt lọc hình L ngược và hình π, nhưng trên R
bị sụt áp cả thành phần một chiều nên hiệu suất và chất lượng kém hơn cuộn
cảm. Trong thiết kế thường chọn giá trị R sao cho sụt áp trên nó bằng ( 10 ÷
20)% U0, khoảng vài chục Ω đến vài trăm KΩ.
- Bộ lọc cộng hưởng
Hình 1.10.a) là sơ đồ bộ lọc cộng hưởng trong đó mạch cộng hưởng L KCK
mắc nối tiếp với tải, có tác dụng chặn sóng hài có tần số bằng tần số cộng
hưởng, ngồi ra tụ C có tác dụng lọc thêm.

Hình 1.10. Sơ đồ bộ lọc cộng hưởng a) nối tiếp và b) song song
Hình 1.10.b) là sơ đồ bộ lọc cộng hưởng trong đó mạch cộng hưởng L KCK nối
tiếp nên ngắn mạch song hài có tần số bằng tần số cộng hưởng xuống đất. Ngồi
ra cuộn cảm L có tác dụng lọc thêm.

d) Mạch ổn áp
Nhiệm vụ của mạch ổn áp (còn gọi tắt là ổn áp) là ổn định điện áp ra trên tải
khi điện áp, tham số của lưới điện và tải thay đổi.
Các chỉ tiêu cơ bản của ổn áp là:

10


* Hệ số ổn áp là tỷ số giữa đại lượng biến thiên tương đối của điện áp đầu
vào và điện áp đầu ra khi giữ cho điện trở tải ở một giá trị không đổi:
.
* Điện trở ra đặc trưng cho sự thay đổi của điện áp ra U r khi dòng điện tải It
thay đổi, với điện áp vào được giữ ở một giá trị không đổi:

.
* Hiệu suất là tỷ số giữa công suất đầu ra trên công suất danh định ở đầu
vào:
* Lượng trôi là lượng khơng ổn định của điện áp (dịng điện) một chiều ra
trên tải:
Ổn áp được phân loại thành năm loại bao gồm: ổn áp tham số, ổn áp bù
nhiệt, ổn áp bù tuyến tính, ổn áp xung và ổn áp dùng IC.
- Ổn áp tham số dùng diode Zener
Hình 1.11 là sơ đồ của mạch ổn áp tham số dùng diode Zener. Diode Zener
là loại diode làm việc ở chế độ phân cực ngược,ở vùng đánh thủng của đặc
tuyến V-A

Hình1.11. Sơ đồ mạch ổn áp tham số Zener.

11



Khi điện áp vào Uv thay đổi một lượng khá lớn thì điện áp ra thay đổi một
lượng rất nhỏ và dịng qua diode khá lớn. tồn bộ lượng biến thiên đều sụt áp
trên Rhc nên điện áp ra gần như không đổi.
Trường hợp nếu điện áp vào và chỉ có dịng It tăng thì sẽ có sự phân phối
lại dịng điện tức là khi đó Iz giảm, kết quả là dịng điện Ir hầu như khơng đổi và
điện áp ra Ur được giữ không đổi
Hệ số ổn định được xác định theo biểu thức :

.

Trong đó ri là điện trở trong của Dz lúc làm việc (càng nhỏ càng tốt), giới
hạn trên của Rhc do dòng điện IDmin của Dz quyết định.
Khi cần ổn định điện áp cao quá điện áp ổn định của diode, có thể mắc nối
tiếp hai hay nhiều diode ổn áp, khí đó ta nhân được nhiều mức điện áp ổn định.
Ưu điểm của bộ ổn áp tham số đó là mạch đơn giản và tiết kiệm. Tuy nhiên
chất lượng ổn áp thấp và không thay đổi được mức điện áp ra theo yêu cầu.
- Ổn áp bù nhiệt
Diode bán dẫn là linh kiện rấ nhạy cảm với sự thay đổi của nhiệt độ, khi
nhiệt độ thay đổi làm cho các tham số của diode thay đổi làm cho điện áp ra
không ổn định. Để bù nhiệt, người ta mắc nối tiếp diode chỉnh lưu ( có hệ số
nhiệt âm) với diode Zener ( có hệ số nhiệt dương) như hình 1.12

Hình 1.12. Mạch ổn áp có bù nhiệt.
- Ổn áp bù dùng bộ khuếch đại có điều khiển

12


Ổn áp bù dùng bộ khuếch đại có điều khiển cịn được gọi là ổn áp bù tuyến

tính, ổn áp so sánh hay ổn áp có hồi tiếp. Tùy theo phương pháp cấu trúc, ổn áp
bù có hai loại cơ bản là kiểu song song và kiểu hồi tiếp.
- Ổn áp xung
Nguyên lý chung là trị số trung bình ( một chiều) của điện áp ra U r được
điều chỉnh nhờ việc đóng mở chuyển mạch theo một chu kỳ xác định. Thời gian
đóng mở có thể điều chỉnh được theo mức độ sai lệch của Ur.
Có ba phương pháp thường được sử dụng là thay đổi độ rộng xung, thay đổi
độ trống (rỗng) xung, thay đổi cả độ rộng cả độ trống xung.
- IC ổn áp
Để giảm nhỏ kích thước của bộ ổn áp cũng như tính đơn giản trong sử dụng,
người ta thường chế tạo bộ ổn áp dưới dạng vi mạch ( IC). Các bộ IC ổn áp trên
thực tế bao gồm các phần chính là bộ tạo điện áp chuẩn, bộ khuếch đại tín hiệu
sai lệch, transistor điều chỉnh, bộ hạn chế dòng.
Các IC ổn áp thường đảm bảo dòng ra khoảng 100mA đến 1A điện áp tới
50V, công suất tiêu tán 500-800mW.
Tùy thuộc vào yêu cầu về tham số kỹ thuật như điện áp ra, dòng ra, hệ số ổn
áp, khả năng điều khiển điện áp ra, dải nhiệt độ làm việc... mà người ta chế tạo
ra nhiều loại khác nhau, với ba hoặc bốn chân giúp cho việc sử dụng thuận tiện.
Xét về phương diện cấu tạo và tính năng sử dụng, có thể chia IC ổn áp thành
hai nhóm chính là IC ổn áp cố định và IC ổn áp điều chỉnh được.
* IC ổn áp điều chỉnh được
Loại IC ổn áp điều chỉnh được ba chân nối loại LM317 .

13


Hình 1.13. IC ổn áp điều chỉnh được loại LM317.
Điện áp ra điều chỉnh được bằng cách điều chỉnh giá trị điện trở R 1 và R2
theo biểu thức:


Ngoài ra, để tăng dịng tải ở đầu ra người ta có thể mắc thêm transistor điều
chỉnh phối hợp với IC ổn áp ( hình 1.16a) hoặc nâng cao điện áp đầu ra bằng
cách nối thêm Dz (hình 1.16b), khi đó điện áp ra: Ur = Uổn + Uz.

Hình 1.14. IC ổn áp mắc thêm transistor để nâng dòng a)
và mắc thêm diode Zener để nâng áp b).
* IC ổn áp cố định
IC ổn áp cố định thường là loại ổn áp ba chân nối (hình 1.13), giá trị điện
áp ra được chỉ bằng hai số cuối của kí hiệu ( xx)
Ví dụ: IC ổn áp nguồn dương :7805( ổn áp +5V); 7812( +12V); 78xx.
IC ổn áp ngồn âm : 7905 ( -5V), 7912 ( -12V), 79xx
14


Tụ điện C giữ cho trở kháng ra của mạch đủ nhỏ ở tần số cao.

Hình 1.15. IC ổn áp cố định 78xx
Trong mạch chúng em sử dụng IC ổn áp 7812 (hình 1.14)

Hình 1.16. Sơ đồ nối IC ổn áp 7812 trong mạch
Với mạch ổn áp sử dụng IC có ưu điểm nhỏ gọn, bền và dễ sử dụng. Tuy
nhiên giá thành hơi cao.
e) Bộ so sánh
Bộ so sánh dùng để so sánh hai số nhị phân n bit Anvà Bn. Kết quả so sánh
được thể hiện bằng các biến logic ở ba đầu ra chỉ sự bằng nhau, lớn hơn và bé
hơn của hai số nhị phân.

15



Hiện nay các vi mạch so sánh thường có các loại 4, 8, 12, 16 bit. Loại thông
dụng nhất hiện nay là loại 74xx85 họ TTL và 4585 họ CMOS.
Trong mạch chúng em sử dụng IC LM 311 để so sánh (hình 1.17).

Hình 1.17. Sơ đồ chân của IC so sánh LM 311.

Hình 1.18. Sơ đồ nguyên lý của IC LM 311.
16


f) Khối điều khiển
Sử dụng Transistor và relay để điều khiển dịng điện áp nạp cho ắc quy. Khi
có tín hiệu báo đầy transistor có nhiệm vụ kéo relay hoạt động như một cơng tắc
về mức đóng hoặc ngắt, diode dùng để bảo vệ transistor.
- Transistor
*Cấu tạo
Gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N, nếu
ghép theo thứ tự PNP thì ta được transistor thuận, ngược lại nếu ghép theo thứ tự
NPN ta được Transistor ngược. Về phương diện cấu tạo thì transistor tương
đương với hai diode đấu ngược chiều nhau.
Ba lớp đó được nối thành ba cực: Lớp giữa gọi là cực gốc kí hiệu là B
( Base), cịn hai lớp bên ngồi nối thành cực phát E ( Emitter) và cực thu C
( Collector). Cực B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp, cịn vùng bán dẫn E
và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P) nhưng có kích thước và nồng độ tạp
chất khác nhau nên khơng hốn đổi được.

Hình 1.19. Cấu tạo transistor a) npn và b) pnp.
* Nguyên tắc hoạt động
Đối với PNP ta xét hoạt động của nó theo hình 1.20


Hình 1.20. Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của transistor.
Điều kiện làm việc: VE> VB >VC
17


Trong trường hợp này hai vùng bán dẫn P-N của cực E và B giống như
diode được phân cực thuận nên dẫn điện, lỗ trống từ vùng bán dẫn P của cực E
sẽ sang vùng bán dẫn N của cực B để tái hợp với eletron. Khi vùng bán dẫn N
của cực B có thêm lỗ trống nên có điện tích dương. Cực B được lối vào điện áp
âm của nguồn nên sẽ hút một số lỗ trống trong vùng bán dẫn N xuống và tạo
thành dòng điện IB. Cực C được nối vào điện áp âm cao hơn nên hút hầu hết lỗ
trống trong vùng bán dẫn N sang vùng bán dẫn P của cực C tạo thành dòng điện
IC. Cực E được nối vào điện áp dương nên khi vùng bán dẫn P bị mất lỗ trống
sẽ hút lỗ trống từ nguồn dương lên thế chỗ tạo thành dòng điện IE.
Số lượng lỗ trống bị hút từ cực E đều chạy qua cực B và cực C nên dòng
điện IB và IC đều từ cực E chạy qua, ta có: IE =IB +IC
Cịn đối với transistor NPN là ngược thì ta làm ngược lại và phải đổi cực
tính.

Hình 1.21. Một số transistor thường gặp.

18


g) Rơ le
Rơ le (relay) là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện.
Nó được xem như là một cơng tắc vì có hai trạng thái On và OFF.
Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào có dịng điện chạy
qua rơ le hay khơng.
Ngun tắc hoạt động của rơ le

Khi có dịng điện chạy qua rơ le, dòng điện này sẽ chạy qua
cuộn dây bên trong và tạo ra một từ trường hút. Từ trường hút
này tác động lên một địn bẩy bên trong làm đóng hoặc mở các
tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của rơ le.
Số tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào
thiết kế.
Rơ le có 2 mạch độc lập nhau họạt động. Một mạch là để
điều khiển cuộn dây của rơ le: Cho dịng chạy qua cuộn dây hay
khơng, hay có nghĩa là điều khiển rơ le ở trạng thái ON hay OFF.
Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm sốt có qua được rơ
le hay khơng dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơ le.

Hoạt động của rơ le
Dòng chạy qua cuộn dây để điều khiển rơ le ON hay OFF
thường vào khoảng 30mA với điện áp 12V hoặc có thể lên tới
100mA. Nhưng thực tế, hầu hết các con chip đều khơng thể
cung cấp dịng này, lúc này ta cần có một BJT để khuếch đại
dịng nhỏ ở ngõ ra IC thành dòng lớn hơn phục vụ cho rơ le.
Hình 1.22 chỉ ra cách hoạt động của rơ le với cuộn dây và
các tiếp điểm điện. Khi có dịng điện chạy qua cuộn dây, cuộn
dây hút một địn bẩy và làm mở các tiếp điểm điện, vì thế dịng
điện cần kiểm sốt khơng thẩy đi qua rơ le. Và ngược lại. Dịng
điện chạy qua cuộn dây khơng hề có liên quan gì đến dịng điện
cần kiểm sốt.

19


Hình 1.22. Hoạt động và cấu tạo của rơ le.
Trên rơ le có 3 kí hiệu là: NO, NC và COM.

+ COM ( Common): là chân chung, nó ln được kết nối với
1 trong 2 chân còn lại. Còn việc nó kết nối chung với chân nào
thì phụ thuộc vào trạng thái hoạt động của rơ le.
+ NC ( Normally Closed): Nghĩa là bình thường nó đóng.
Nghĩa là khi rơ le ở trạng thái OFF, chân COM sẽ nối với chân
này.
+ NO ( Normally Open): Khi rơ le ở trạng thái ON (có dịng
chạy qua cuộn dây) thì chân COM sẽ được nối với chân này.
20


=> Kết nối COM và NC khi bạn muốn có dòng điện cần điều
khiển khi rơ le ở trạng thái OFF. Và khi rơ le ON thì dịng này bị
ngắt.
=> Ngược lại thì nối COM và NO.
Rơ le hoạt động dựa trên dòng điện chảy qua cuộn cảm đề
tạo lực hút điền khiển đóng, mở các tiếp điểm. Và sự OFF đột
ngột của cuộn cảm sẽ là nguyên nhân làm hỏng BJT hoặc IC. Vì
sự an tồn thì ln ln gắng một diod kèm theo một rơ le.

Hình 1.23. Relay.
h) Ắc quy
Cho đến nay có nhiều loại ắc quy khác nhau được sản xuất tùy thuộc vào
những điều kiện yêu cầu cụ thể của từng loại máy móc, dụng cụ, điều kiện làm
việc. Cũng như những tính năng kinh tế kỹ thuật của ắc quy có thể liệt kê một số
loại gồm: ăc quy chì ( ăc quy axit ); ăc quy kiềm; ăc quy không lamen và ắc quy
kiềm; ăc quy kẽm –bạc và ắc quy cat mi- bạc.Tuy nhiên trên thực tế ắc quy axit
và ắc quy kiềm được sử dụng nhiều hơn. Nhưng thông dụng nhất từ trước đến
nay vẫn là ắc quy axit. Vì so với ắc quy kiềm nó có một vài tính năng tốt hơn
như: sức điện động của mỗi bản “ cặp bản” cực cao hơn, có điện trở trong nhỏ.


21


Hình 1.24. Ăc quy.

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ, LẮP RÁP VÀ KHẢO SÁT MẠCH.
2.1. Sơ đồ nguyên lý
Dựa vào sơ đồ khối chúng em đưa ra được sơ đồ nguyên lý như hình 2.1.

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý mạch nạp ắc quy tự động.
Nguyên lý hoạt động của mạch :
- Cuộn sơ cấp của biến áp nối với nguồn 220V AC
- Điện áp ra trên cuộn thứ cấp của biến áp 11V AC
- 11VAC qua mạch chỉnh lưu cầu được 15.4VDC
- Cho điện áp này qua LM7812(ổn áp 12V) được 12VDC
- Tụ 470µF có chức năng nắn điện sau khi chỉnh lưu(nắn để điện áp 1 chiều
bớt nhấp nhô)
- Tụ 0,1µF có chức năng thốt thành phần xoay chiều (nhiễu)cịn lại sau khi
chỉnh lưu
- Điện áp 1 chiều nhận được nạp cho acquy
- Ban đầu điện áp ac quy <12V
22


- Chọn R1, R2,VR1 sao cho khi = 12V thì =7V(vừa đủ để lớn hơn điện áp
ghim trên diode zener ).
- Chọn biến trở để tiện thay đổi giá trị (ở đây là biến trở 10K):

=


=> = 9.5KΩ

VR(10K)

x

- Trở 22K mắc nối tiếp với diode Zener để hạn dòng cho diode: = =73mA
73mA => R 71Ω
- Xét nguyên lý của IC OPAMP LM311 ( sơ đồ nguyên lý Lm 311 ở phần
trên )
Trường hợp 1: <
=> Q1 dẫn yếu hơn Q2 => < => <
=> > => Q3 dẫn mạnh hơn Q4 => > =>
=> Q5 dẫn mạnh hơn Q6 => > => = - 0.7 > - 0.7
=> Q8 ngưng dẫn =>Q0 ngưng dẫn
Trường hợp 2: >
=> Q1 dẫn mạnh hơn Q2 => > => >
=> < => Q3 dẫn yếu hơn Q4 => < =>
=> Q5 dẫn yếu hơn Q6 => <
=> = - 0.7 < - 0.7
=> Q8 dẫn
Q0 dẫn bão hịa
Tóm lại: + > điện áp ra trên LM311 = 0.2V
+ < ngõ ra này coi như là 1 hở mạch
Trong mạch này chúng em mắc ngõ ra của LM311 qua một điện trở đến
(12V), được thiết kế sao cho khi transistor Q0 dẫn bão hòa thì dịng 15mA (để
bảo vệ LM311)
=
=> 0.015 =>> 786Ω . Chọn =1KΩ

- Khi > (acquy chưa đầy): ngưng dẫn, phân áp chân (7)cho transistor Q1 dẫn,
làm cho LED sáng, cuộn cảm trong Rơle có dịng đi qua.

23


- Khi < (acquy đầy): dẫn bão hòa, điện áp trên chân (7) = bão hịa=0.2V, Q1
đóng, LED tắt, khơng có dịng qua Rơle, Rơle sẽ tự động hút(hoặc đẩy ) nam
châm để thay đổi tiếp điểm làm hở mạch nguồn AC. Ac quy sẽ không được nạp
nữa.
- Diode mắc song song với Rơle để bảo vệ Transistor Q1. Khi dòng điện ngắt
đột ngột, trong cuộn cảm của Rơle còn tích lũy năng lượng, sẽ phóng ra với
cường độ mạnh dưới dạng điện áp, ta dung diode để ghim áp ngược , khơng cho
điện áp phóng qua Q1.
- Đối với Led: điện áp rơi trên Led 2,2V với dòng điện cực đại trên led 10mA.
Từ đây chọn điện trở để hạn dịng cho Led:
R>

=980Ω

=> Chọn R=1KΩ
2.4. Thi cơng mạch
Thi cơng mạch được thể hiện qua các bước sau:
Bước 1: Vẽ sơ đồ nguyên lý.
Bước 2: Chuyển sơ đồ nguyên lý sang sơ đồ mạch in.
Bước 3: Chuyển sơ đồ mạch in sang bản đồng gắn linh kiện.
Bước 4: Ăn mòn bản đồng trong nước bột sắt, để lấy các đường mạch in..
Bước 5: Dùng đồng hồ vạn năng ở chế độ đo điện trở đo kiểm tra thông
mạch.
Bước 6: Tiến hành cắm linh kiện đã chuẩn bị sẵn được dùng ở trong mạch.

Bước 7: Tiến hành hàn mạch để hoàn thiện mạch.
2.2. Thiết kế sơ đồ mạch
Từ sơ đồ nguyên lý chúng em xuất ra được mạch in bằng phần mềm altium.

24


Hình 2.2. a) Mặt trước của mạch in

Hình 2.2 b). Mặt sau của mạch in.

25